Análisis y diseño del comportamiento estructural de pórticos arriostrados excéntricos con vigas de enlace aplicado en un edificio de 7 pisos
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Date
2024-10-01
Authors
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica. Maestría en Ingeniería Civil con Mención en Estructuras Metálicas
Abstract
The purpose of this research project is the analysis and structural seismic design of a
seven-story building with steel structure and composite columns filled with concrete,
located in the city of Ambato with a irregular floor geometry through the implementation
of eccentric braced frames (EBF) with link beams in both directions of the structure with
a clear length of 60 centimeters.
In this research a dynamic analysis of the structure was carried out in the Etabs software
verifying parameters within the Ecuadorian construction standard NEC 15 such as floor
drifts, strong column - weak beam criteria, then the design of the structural elements with
spreadsheets was carried out complying with the ASIC 360-16, AISC 341-16 and ASCE
7-16 regulations, also the connections of both the link and beam-column of the structure
were design through finite element analysis of the welding and the connection plates in
the IdeaStatica software complying with the AWS D1.1 design regulations. Additionally,
a non-linear static analysis (pushover) was performed in both directions of the structure
applying incremental load patterns, the capacity curves and performance points for a rare
earthquake and a very rare earthquake were determined, an evaluation of these points was
carried out within the matrix established in the Vision 200 standard.
Finally, it was possible to observe the real overall performance that the structure will have
under seismic loads, thus verifying the behavior of the link as an energy dissipator through the formation of plastic hinges. The results obtained in this research project have
demonstrated the correct earthquake-resistant design of the eccentric braced frames,
obtaining a safe and efficient structural system.
Description
El presente trabajo de investigación tiene como finalidad el análisis y diseño estructural
sismorresistente de una edificación de siete pisos en estructura metálica con columnas
compuestas rellenas de hormigón, ubicado en la cuidad de Ambato con una geometría
irregular en planta mediante la implementación de pórticos arriostrados excéntricos con
vigas de enlace tipo “link” en ambos sentidos de la estructura con una longitud de 60
centímetros.
En este proyecto se realizó un análisis dinámico de la estructura en el software Etabs
verificando parámetros dentro de la norma ecuatoriana de la construcción como derivas
de piso, criterio de columna fuerte – viga débil para posteriormente realizar el diseño de
los elementos estructurales mediante hojas de cálculo cumpliendo con la normativa ASIC
360-16, AISC 341-16 y ASCE 7-16 y las conexiones tanto del enlace como viga-columna
de la estructura mediante análisis de elementos finitos de la soldadura y las placas de
conexión en el software IdeaStatica cumpliendo con la normativa de diseño AWS D1.1.
Adicionalmente se realizó un análisis estático no lineal (pushover) en ambos sentidos de
la estructura aplicando patrones de carga incrementales, se determinaron las curvas de
capacidad y los puntos de desempeño para un sismo raro y un sismo muy raro. Una vez
obtenidos estos puntos se realizó una evaluación dentro de la matriz establecida en la
norma Visión 200.
Finalmente, se pudo observar el desempeño global real que tendrá la estructura ante
cargas sísmicas, comprobando así el comportamiento del enlace como como disipador de
energía mediante la formación de las rotulas plásticas. Los resultados obtenidos en este
trabajo han demostraron el correcto diseño sismorresistente de los pórticos arriostrados
excéntricos obteniendo un sistema estructural seguro y eficiente.
Keywords
ANÁLISIS NO LINEAL, CURVA DE CAPACIDAD, DISIPADOR DE ENERGÍA, FUSIBLE ESTRUCTURAL, PÓRTICOS ARRIOSTADOS EXCÉNTRICOS, ROTULA PLÁSTICA, VIGA DE ENLACE